不同种针叶树滞尘能力的研究

不同种针叶树滞尘能力的研究

1城市空气中浮尘的主要污染源近年来，我国东北城市加强了城市基础设施建设和环境保护的投资，城市综合环境得到了改善，工业污染物排放达到标准，重点城市环境质量不断提高，部分地区和城市环境质量有所增加。然而，目前中国环境形势相当严峻，相当多的城市水、气、声和土壤污染仍然严重。大气污染仍然是主要因素，主要污染物是总悬浮固体（tsp）和so2。tsp是城市空气的主要污染物。60%的城市硫酸钠浓度超过国家二级标准。东北城市的大气污染大多是典型的煤烟污染，主要污染物是灰尘和so2。以沈阳为例，春秋两季的tsp接近国家二级标准，秋季略超过国家二级标准，冬季达到二级标准的1.7倍。根据国内外研究，这些灰尘中不仅含有重金属，而且还有致癌物质和细菌病毒，对人类健康构成威胁。防治总悬浮颗粒物污染主要靠环境工程技术措施,以树木为主体的生物防治也可起到一定的辅助作用.植物叶片表面特性和本身的湿润性具有很大的滞尘能力,当含尘气流经过树冠时,一部分颗粒较大的灰尘被树叶阻挡而降落.由于树木能够吸附和过滤灰尘,使空气中灰尘减少,也减少了空气中的细菌含量.树木滞尘能力与树冠的高低、总叶面积、叶片大小、叶片着生角度、叶片表面的粗糙程度有关.东北地区的冬季阔叶树都已落叶,只有针叶树发挥了滞污阻尘的功能.但有关针叶树滞尘的研究较少.本文选择东北地区主要针叶树8种,对其栽植的位置、叶断面形状和叶表结构进行了研究,比较针叶树的滞尘能力和滞尘机制.2研究领域和方法2.1气候分布特征研究地区位于38°30′~53°33′N,118°53′~135°05′E,为受季风影响的湿润和半湿润北温带和寒带大陆性气候,四季分明,雨热同季,降水较集中,年均降水量为400~910mm.冬季漫长,严寒,干燥,1月份最冷,7月份最热,极端最低温度-52.3℃(漠河),极端最高温度41.6℃(泰来),沿海城市气温变化较中部城市稍小.该区域主要分布的常绿针叶树种有红皮云杉(Piceakoraiensis)、东北红豆杉(Taxuscuspidata)、油松(Pinustabulaeformis)、樟子松(Pinussylveswtrisvar.Mongolica)、红松(Pinuskoraiensis)、华山松(Pinusarmandi)、白皮松(Pinusbungeana)、沙地云杉(Piceamongolica)、沙松冷杉(Abiesholophylla)和桧柏(Sabinachinensis)等.考虑到整个冬季滞尘量的积累,采样时间定在春季第一次降雨之前的2002年4月4日,20d以上没有降水,采样地点为沈阳市中心地带的沈河区文艺路与沈阳应用生态研究所树木园,因沈阳市属于典型的煤烟型污染城市,大气污染具有明显的时空分布特征.2.2学习方法2.2.1滞尘量测定1)不同种针树滞尘量测定:在与街道距离相同的位置分别采集东北地区常见或适生树种沙地云杉、沙松冷杉、红皮云杉、东北红豆杉、油松、华山松和白皮松叶片,每种树选择5株,在每株树的4个方向上下不同部位采样60~100g左右.把采下的样品分别放入KQ3200型超声波清洗仪用蒸馏水进行冲洗,滤出灰尘,烘干,称重.把植物叶片烘干称重.2)桧柏不同地点滞尘量测定:分别在机动车道与自行车道分车带、自行车与人行道分隔带、树木园内同株树背离街道面和面对街道面采集桧柏样品,处理步骤同上.2.2.2乙醇用量对周.2的影响1)样品固定:从要选择的针叶树上摘取标准叶片,立刻放入装有固定液(2.5%的戊二醛溶液)的小瓶中,固定一周.2)样品的脱水与干燥:把样品取出放入缓冲液,3h后,分别用30%、50%、70%、90%、100%的乙醇对样品脱水1h;然后采用临界点干燥法进行干燥.3)粘台与电镜扫描:用碳胶将干燥后的样品固定在展台上,待碳胶干燥后进行蒸镀(先喷碳,再镀金),再用电镜观察针叶树叶片的表面,选择适合的比例进行拍摄,冲洗成像.2.2.3这些针叶的横截面分析在不同的针叶树叶上采集白皮松、华山松、油松、红皮云杉、沙地云杉、沙松冷杉和东北红豆杉的标准叶片,选取叶中部横断面用扫描仪扫描.3结果与分析3.1不同针叶树的滞尘能力本实验选用单位叶片生物量的滞尘量来比较不同针叶树的滞尘能力.由于针叶树的叶表面不是上下两个面,方向变化也较多,同时叶表面面积计算的准确性也有限,因此没有用单位叶积的滞尘量作单位来比较针叶树的滞尘能力.由表1可以看出,几种针叶树的滞尘能力排序为沙松冷杉>沙地云杉>红皮云杉>东北红豆杉>白皮松>华山松>油松,其中沙松冷杉单位生物的滞尘量最大,为6.784g·kg-1,油松的滞尘量最小,为3.317g·kg-1,其原因与树形、叶片断面形状及叶表面结构有关系.3.2叶表面织构及瘤状突起物的影响图1是几种针叶树叶表面结构电镜扫描图,由此可以看出,滞尘量较小的白皮松、华山松和油松细胞与气孔排列整齐,表皮光滑,表面没有瘤状突起物.红皮云杉、沙松冷杉和东北红豆杉的叶表面不象白皮松、华山松和油松那样光滑,细胞排列上也不那么整齐.而且红皮云杉针叶的表皮上有大小不等的瘤状物,在扫描电镜下可以看到瘤状物存在于角质化条状纹的沟槽里,瘤状突起为圆形颗粒,大小及分布不太均匀,随机地分散在各处,所以有些地方瘤状物排列密集,甚至有许多颗粒会堆积在—起,而有的地方却很稀少.这些瘤状物可能是针叶内合成的一种物质穿留在叶子表面,也可能是某些腺体的分泌物,瘤状突起物对植物的针叶可以起到一种保护作用,同时也是叶表面堆积较多灰尘的重要原因.3.3两种杉木叶片的形态由图2可见,白皮松和油松的叶片上表面呈弧形,不易附着灰尘;华山松叶片呈三棱形,上表面较窄,因此附着灰尘量较小;两种云杉的叶片呈四棱形,上表面较3种松属植物的叶片要宽与平展,因此相对滞尘量要大些;沙松冷杉和东北红豆杉的叶断面形状都较扁、平.这种断面正是构成其滞尘量大于3种松属、两种云杉属植物的主要因素,只是上表面的的形状不同,东北红豆杉的叶片上表面呈向下弯曲的弧形,不易附着灰尘,而沙松冷杉叶片断面结构很适合灰尘附着,因此其滞尘量最大.3.4道路滞尘量排序由表2可以明显看出植物的滞尘作用,同一树种在不同位置的滞尘量排序是机动车道与自行车道分车带>自行车与人行道分隔带>公园内同株树面树街道面>公园内同株树背离街道面,尤其是同一株树的不同面更能说明问题.4滞尘能力的比较对东北地区不同季节冬季降尘量的数据调查表明,东北地区冬季降尘量要大于其他季节,而冬季除了极少量阔叶灌木以外,阔叶树大都已落叶,只有针叶树发挥其滞尘的功能.因此在东北地区的冬季保证针叶树的种植比例非常必要.对主要针叶树滞尘能力的测定和叶片表面结构的分析结果表明,不同针叶树的滞尘能力是有差别的,其中,云冷杉和东北红豆杉科的针叶树滞尘能力较强,而松科类的针叶树较前者要弱,红皮云杉与油松的滞尘能力与刘艳、柴一新的研究结果相一致.造成这种差异的原因主要是由其叶表面结构和形状决定的,前